8 dersten 4.

Durum Kestirimi & Gözlemlenebilirlik

SCADA, birkaç saniyede bir kontrol merkezine binlerce ölçüm gönderir — ama operatörler asla ham sayılara göre hareket etmez. Bazı ölçümler hatalıdır, bazıları eksiktir, birkaçı düpedüz yanlıştır ve gerilim açıları hiç ölçülmez. Durum kestirimi, bu kusurlu veri akışını şebekenin tutarlı tek bir resmine dönüştüren adımdır. Sonrasındaki her olası arıza analizi, optimal güç akışı ve operatör ekranı onun çıktısıyla çalışır.

"Durum" ne demek

Bir iletim şebekesinin durumu, tüm baralardaki gerilim büyüklükleri ve açılarıdır. N bara için bu, bir açı referans olduğundan 2N − 1 bilinmeyendir. Durum bilindiğinde her hat akışı, enjeksiyon ve kayıp şebeke modelinden hesaplanabilir — yani durumu kestirmek, çalışma noktasının tamamını bilmek demektir.

Kestiricinin elindeki veriler

Analog ölçümler

Hat ve transformatörlerdeki aktif ve reaktif güç akışları, bara enjeksiyonları ve gerilim büyüklükleri; RTU'lar ve IED'ler tarafından birkaç saniyede bir güncellenir.

Durum sinyalleri

Kesici ve ayırıcıların açık/kapalı konumları. Bir topoloji işlemcisi bunları kestiricinin gerçekte çözdüğü bara-kol modeline dönüştürür.

Senkrofazörler

PMU kurulu yerlerde doğrudan ölçülen gerilim ve akım fazörleri — SCADA'nın veremediği açılar dahil.

Sözde ölçümler

Gerçek ölçümün olmadığı yerlerde kullanılan tahmin ya da geçmiş değerler; belirsiz oldukları için düşük ağırlık verilir.

İyi tasarlanmış bir sistemde fazlalık (redundancy) vardır: bilinmeyenlerden belirgin biçimde daha fazla ölçüm. Bu fazlalık, kestiricinin gürültünün ortalamasını almasını ve hataları yakalamasını sağlar.

Ağırlıklı en küçük kareler

Her ölçüm z_i, x durumunun bilinen bir fonksiyonu h_i(x) artı standart sapması σ_i olan bir hata olarak modellenir. Kestirici, tüm ölçümleri en iyi açıklayan durumu arar ve hassas ölçümlere kötü olanlardan daha fazla güvenir:

h(x), bir yük akışıyla aynı doğrusal olmayan güç akışı denklemlerini içerdiğinden J(x), Newton–Raphson'a benzer şekilde, ölçüm Jacobian'ı H ve hata kovaryansı R'den kurulan G = HᵀR⁻¹H kazanç matrisiyle yinelemeli olarak minimize edilir. Bu formülasyon güç sistemlerine 1970'te Fred Schweppe tarafından getirildi ve bugün hâlâ sektör standardıdır.

Gözlemlenebilirlik

Kestirici çözmeden önce ölçüm kümesinin durumu belirleyip belirleyemediğini kontrol etmelidir. Şebekenin bir bölümünde çok az ölçüm varsa ya da ölçümler bazı gerilimleri kısıtlamayacak şekilde yerleştirilmişse, o bölge gözlemlenemez — hiçbir algoritma hiç ölçülmemiş bir şeyi geri kazanamaz. Çözüm ya daha fazla ölçüm, ya iyi seçilmiş baralara PMU, ya da oradaki kestirimin daha belirsiz olacağını kabul ederek sözde ölçümlerdir.

Hatalı veri: yalan söyleyen ölçümü yakalamak

Fazlalık, hataları da görünür kılar. Çözümden sonra her artık z_i − h_i(x̂), yalnızca gürültünün açıklayabileceğiyle karşılaştırılır. J üzerindeki bir ki-kare testi bir şeylerin yanlış olduğunu gösterir; en büyük normalize artık testi ise büyük olasılıkla sorumlu olan ölçümü işaret eder ve bu ölçüm kestirici tekrar çalışmadan önce çıkarılır. Tipik sebepler ters bağlanmış bir akım transformatörü, donmuş bir değer ya da bir uzak iletişim arızasıdır.

Durum kestirimi kontrol merkezinde nerede durur

Zincir SCADA'dan topoloji işlemcisine, oradan durum kestiricisine ve operatörlerin güvendiği uygulamalara uzanır: N-1 güvenliği için olası arıza analizi, optimal güç akışı ve kontrol odası duvarındaki ekranlar. Genellikle birkaç saniyeden birkaç dakikaya kadar aralıklarla çalışır. İki gelişme onu değiştiriyor: PMU'lar açıları doğrudan ölçer, yeterli sayıda PMU ile problem doğrusal hale gelir ve PMU raporlama hızında çalışabilir; akıllı sayaç verileri de uzun süre karşılanamaz olan dağıtım şebekelerinde durum kestirimini mümkün kılıyor.